JP3869741B2 - ３次元情報取得装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報取得装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学的手段を用い被写体の３次元情報を取得する３次元情報取得装置が種々提案されている。そのような３次元情報取得装置としては、光を投影せずに行う受動的なもの、パターンを照射して行う能動的なもの、回転テーブル上に載せた被写体のシルエットを利用するもの、などがある。
【０００３】
上記受動的なものとしては、例えば、コマツ（株式会社 小松製作所）の製品名「ＦＺ９３０」なる９眼式ステレオシステムや、株式会社ビュープラスの製品名「Ｃｏｌｏｒ Ｄｉｇｉｃｌｏｐｓ」なる３眼式ステレオシステムが発表されている。
【０００４】
また、上記能動的なものとしては、ミノルタ株式会社の製品名「３Ｄ １５００」なるポータブル３Ｄ画像入力システムや、特開２０００−２８３７３５号公報に開示の３次元情報入力カメラが発表されている。
【０００５】
そして、上記回転テーブル上に載せた被写体のシルエットを利用するものとしては、コンパックコンピュータ株式会社の製品名「Ｃｒｅａｔｉｏｎ Ｓｔｕｄｉｏ」なるシステムが発表されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報取得装置はすべて、光学的手段である撮像装置の画角、投影装置の投影範囲などにより、撮影できる範囲が規定されている。
【０００７】
しかしながら、ユーザは、３次元情報取得装置による取得動作実行前に、まず、被写体の寸法をメジャーで予め計るという非常にわずらわしい手段で、３次元情報取得装置で取得可能かどうかを確認しなければならないのがほとんどである。
【０００８】
また、メジャーで計測するまではいかなくとも、撮像装置のファインダを見て、撮影範囲に入っているか確認するというものもある。しかしながら、一般的には小さいファインダで確認すること自体もわずらわしく、それを避けて大きな液晶画面で見るには、わざわざ電気スイッチを入れるというわずらわしい操作も必要である。さらに、ファインダ内に入っていても取得範囲外になることもあり、あまり参考にならないこともあった。
【０００９】
また、能動的な光学的手段を使用する場合、一般に投影光は強ければ強いほど測定性能を高くすることができるが、あまり強くすると、人間の目にとって危険になり、一定のレベル以上には強く出来ない問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報取得装置において、ユーザにとってわずらわしい操作なく３次元情報の取得前に被写体が情報取得可能なものかどうかを確認できる３次元情報取得装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、安全性を保ったまま、投影光の強度レベルを強くすることができる３次元情報取得装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による３次元情報取得装置は、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報入力手段と、上記３次元情報入力手段が３次元情報の取得が可能な範囲における水平面方向の最大測定範囲を規定する水平方向測定範囲規定手段と、上記３次元情報の取得が可能な範囲における垂直面方向の最大測定範囲を規定する垂直方向測定範囲規定手段と、上記３次元情報の取得が可能な範囲の中に上記被写体を出し入れする開口部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
即ち、本発明の３次元情報取得装置によれば、開口部を通す時あるいは３次元情報取得位置への配置後に、被写体の水平面での最大測定範囲を規定する水平方向測定範囲規定手段と、被写体の鉛直方向での最大測定範囲を規定する垂直方向測定範囲規定手段とにより、その被写体が３次元情報取得可能であるかを、非常に簡単に方法で規定することができる。
【００１４】
従って、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報取得装置において、ユーザにとってわずらわしい操作なく３次元情報の取得前に被写体が３次元情報取得可能かどうかを確認できる。
【００１５】
なお、上記水平方向測定範囲規定手段が、上記被写体を回転させる回転テーブルを有していても良い。
【００１６】
また、上記３次元情報入力手段は、上記被写体を照明する照明手段と、上記３次元情報の取得が可能な範囲を含む空間を光学的に遮蔽効果のある部材で囲む光学的遮蔽手段とをさらに有しても良い。この場合、上記光学的遮蔽手段の上記開口部に相当する部分が開閉する開閉手段をさらに具備しても良い。更に、上記３次元情報入力手段は、上記被写体を空間的にマーキングするための投影光を投影する投影手段と、上記開閉手段が開放されているときは、上記投影手段の投光を禁止する発光制御手段とをさらに有しても良い。この場合、上記光学的遮蔽手段の一部が、上記投影光の波長の透過率が他の波長に比べて相対的に低い部材で構成されていることが好ましい。
【００１７】
また、上記３次元情報入力手段は、上記被写体を空間的にマーキングするための投影光を投影する投影手段をさらに有し、上記投影光が直接上記開口部に入射しないように上記投影手段と上記開口部が配置されたものとしても良い。この場合、上記投影手段と上記開口部が、互いに面の方向が異なり、隣り合う面に設けられていることが好ましい。
【００１８】
また、上記水平方向測定範囲規定手段または上記垂直方向測定範囲規定手段若しくは上記開口部と、上記３次元情報入力手段とが、上記被写体の大きさに合わせて変更可能となっていても良い。
【００１９】
さらに、上記被写体の３次元情報を取得するための処理が完了した後、処理終了を操作者に告知するための告知手段をさらに具備しても良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【００２２】
この３次元情報取得装置は、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報入力手段が３次元情報を取得可能な範囲における水平面方向の最大測定範囲を規定する水平方向測定範囲規定手段としての水平面測定範囲規定部１と、同じく３次元情報を取得可能な範囲における垂直面方向の最大測定範囲を規定する垂直方向測定範囲規定手段としての鉛直方向測定範囲規定部２と、上記３次元情報入力手段が３次元情報を取得可能な範囲の中に被写体ａを出し入れする開口部３と、上記３次元情報入力手段としての３次元情報入力部４とから構成されている。
【００２３】
このような構成において、上記被写体ａは、上記開口部３を通して、本実施の形態に係る３次元情報取得装置内に入れられ、３次元情報が取得できるよう配置される。
【００２４】
この配置前、あるいは、配置後に、上記被写体ａは、被写体の水平面での最大測定範囲を規定する上記水平面測定範囲規定部１と、被写体の鉛直方向での最大測定範囲を規定する上記鉛直方向測定範囲規定部２とにより、その被写体ａが３次元情報取得可能であるかどうかが規定される。この規定されるタイミングは、上記開口部３から入れられ、３次元情報が取得できるよう配置された時でも良いし、上記開口部３を通す時に規定できるようにしても良いが、後者の場合は、上記開口部３を通す時に上記水平面測定範囲規定部１と上記鉛直方向測定範囲規定部２とにより、それぞれ水平面、鉛直方向での最大測定範囲が規定できるように配置しておけば良い。
【００２５】
また、規定の方法としては、「開口部３を通す時に規定外のものは物理的に通らないようにしておく」、「３次元情報が取得できるよう配置する時に規定外のものは物理的に配置できないようにしておく」、「マーカなどをつけて規定外のものが目視等で簡単に判定できるようにしておく」などが考えられる。
【００２６】
上記３次元情報入力部４は、「３次元画像計測」、井口征士、佐藤宏介共著、昭晃堂、Ｐ１４−１５に開示されているような、光を投影せずに行う受動的なステレオ方式を利用している。しかしながら、この３次元情報入力部４は、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得するものなら何でも良く、光を投影せずに行う受動的なもの、パターンを照射して行う能動的なもの、回転テーブル上に載せた被写体のシルエットを利用するもの、など、様々なものが考えられる。
【００２７】
その際、光学的な理由から決定される取得できる規定範囲を、上記水平面測定範囲規定部１と上記鉛直方向測定範囲規定部２とにより規定される範囲と対応させておけば良い。なお、上記水平面測定範囲規定部１と上記鉛直方向測定範囲規定部２とにより規定される範囲は、規定外になると全く取得できなくなるレベルにまで厳密に設定しなくても良く、規定内ならある程度良好に、あるいは必ず取得できるという推奨範囲であって良い。このように、両者の規定範囲は全く一致させていなくても良く、ユーザが困惑しない範囲で、両者にマージンを設けておいても構わない。
【００２８】
図２は、本第１の実施の形態に係る３次元情報取得装置の変形例を示す斜視図である。
【００２９】
これは、底面の板を上記水平面測定範囲規定部１とし、側面の柱と上方の横棒とを上記鉛直方向測定範囲規定部２として構成したものである。この場合、上記開口部３は、上記水平面測定範囲規定部１と上記鉛直方向測定範囲規定部２とにより規定される。
【００３０】
この変形例においても、被写体ａは、上記開口部３を通して該３次元情報取得装置に入れられ、３次元情報が取得できるよう配置される。上記開口部３を通す時に、上記水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２とにより、それぞれ、水平面での最大測定範囲、鉛直方向での最大測定範囲が規定でき、規定外のものは物理的に通らなくなっている。
【００３１】
以上のように、本第１の実施の形態では、光学的な理由から決定される取得できる規定範囲を水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２とにより規定される範囲と一致させている。勿論、厳密に一致させる必要はなく、水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２とによって規定される範囲は、光学的に良好に取得できる推奨範囲であっても良い。
【００３２】
本実施の形態によれば、開口を通す時あるいは３次元情報取得位置への配置後に、被写体の水平面での最大測定範囲を規定する水平面測定範囲規定部１と、被写体の鉛直方向での最大測定範囲を規定する鉛直方向測定範囲規定部２とにより、その被写体が３次元情報取得可能であるかを、非常に簡単に方法で（例えば、開口を通るか否か、配置できるか否か、などで、あるいは、物理的にマーカを超えていないかなど簡単な目視で）規定することができる。
【００３３】
即ち、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報取得装置において、ユーザにとってわずらわしい操作なく３次元情報の取得前に被写体が３次元情報取得可能かどうかを確認できる。
【００３４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００３５】
図３は、その構成を示す斜視図であり、本実施の形態では、上記水平面測定範囲規定部１が、底面の板と、その板に書かれた水平面マーカ１１として、また、上記鉛直方向測定範囲規定部２が、側面の円柱の壁と、その壁に書かれた鉛直方向マーカ２１として構成され、上記開口部３は上方に設けられているものである。
【００３６】
即ち、被写体ａは、上方の上記開口部３を通して本実施の形態に係る３次元情報取得装置に入れられ、３次元情報が取得できるよう配置される。そして、その配置後に、底面の上記水平面マーカ１１と側面の上記鉛直方向マーカ２１とにより、それぞれ水平面での最大測定範囲、鉛直方向での最大測定範囲が規定でき、規定外のものはそれらマーカ１１，２１を超えるようになっている。
【００３７】
なお、上記３次元情報入力部４は、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得するものとして、例えば、「３次元画像計測」、井口征士、佐藤宏介共著、昭晃堂、Ｐ３６−４０に開示されているような、パターンを照射して行う能動的なものを利用している。
【００３８】
このような本実施の形態によれば、被写体の水平面での最大測定範囲を規定する水平面測定範囲規定部１と、被写体の鉛直方向での最大測定範囲を規定する鉛直方向測定範囲規定部２とにより、その被写体が３次元情報取得可能であるかを、マーカ１１，２１を超えているか否かという非常に簡単に方法で規定することができる。また、物理的に書かれたマーカであるので、該３次元情報取得装置の電源を入れることなく確認できるという利点もある。
【００３９】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００４０】
図４は、その構成を示す図で、本実施の形態においては、上記水平面測定範囲規定部１は、被写体ａを回転させる回転テーブル１２を有するものである。
【００４１】
一般に、３次元情報入力部４において、一つの光学系システム（乃至は１組のステレオペア）では、一方向から見た３次元情報しか取得できないが、このように回転テーブル１２上に被写体ａを置いて回転させることにより、被写体ａの全周囲の３次元情報を取得することができる。
【００４２】
このとき、この回転テーブル１２の範囲を水平面測定範囲とし、回転テーブル１２からはみ出さずに載せられ、且つ、鉛直方向測定範囲規定部２の規定内のものを、その被写体が３次元情報取得可能であると規定する。
【００４３】
なお、この場合も、回転テーブル１２の範囲と水平面測定範囲は厳密に一致させていなくても良く、回転テーブル１２にマーカを付けて、規定外のものが目視等で簡単に判定できるようにしておいても良い。
【００４４】
図５は、本第３の実施の形態の変形例を示す図である。
即ち、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報入力部４として、バック投影機４１により被写体ａを後方からバック投影し、スクリーン４２上にシルエットが写るようにして撮影カメラ４３で撮影し、被写体ａの輪郭を切り出す操作を、被写体ａを回転させる毎に逐次行い、各撮影像を解析することによって被写体の全周３次元情報を得るというものを利用している。
【００４５】
なお、この場合も、回転テーブル１２の範囲と水平面測定範囲は厳密に一致させていなくても良く、回転テーブル１２にマーカを付けて、規定外のものが目視等で簡単に判定できるようにしておいても良い。
【００４６】
以上のように、本第３の実施の形態によれば、開口を通す時あるいは３次元情報取得位置への配置後に、回転テーブル１２を有する水平面測定範囲規定部１と、鉛直方向測定範囲規定部２とにより、その被写体が３次元情報取得可能であるかを、回転テーブルからはみ出さないかどうか（またはマーカを超えていないかどうか）という簡単な方法で規定することができるだけでなく、被写体の全周の３次元情報も簡単に取得できる。
【００４７】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００４８】
図６は、その構成を示す図である。即ち、本第４の実施の形態に係る３次元情報取得装置は、上記３次元情報入力部４として、被写体ａを照明するための照明部４４、あるいは、被写体ａを空間的にマーキングするための投影部４５のうちの少なくとも一方を有するものを使用し、また、上記水平面測定範囲規定部１と上記鉛直方向測定範囲規定部２と上記開口部３のうち、少なくとも何れかを、光学的に遮蔽効果のある部材（例えば、黒い金属板）で構成したものである。
【００４９】
即ち、一般に、３次元情報入力部４において、パターンを照射して被写体を空間的にマーキングする能動的な方法を使う場合、マーキングがより鮮明に行われた方が３次元情報の精度は上がるので、投影光量はより大きいことが望ましい。しかし、あまり光量を上げると、ユーザの目への安全性の問題が生じる。そこで本実施の形態では、上記水平面測定範囲規定部１、上記鉛直方向測定範囲規定部２、及び上記開口部３の内の少なくとも何れかが光学的に遮蔽の構成とすることにより、ユーザの目への安全性を保ったまま、投影光量を大きくすることを可能としている。
【００５０】
また、３次元情報入力部４において、被写体のテクスチャー情報も同時に撮影する場合や受動的にステレオ計測する場合などでは、被写体を照明することが行われるが、その場合にも、外光の影響がない方が精度が良く、また３次元情報に貼り付けた被写体のテクスチャーが元の被写体に近くなり、より望ましいと言える。そこで、この場合も、本実施の形態によれば、水平面測定範囲規定部１、鉛直方向測定範囲規定部２、及び開口部３の内の少なくとも何れかが光学的に遮蔽されている構成としたことにより、外乱の影響が少なく、精度良く且つ良好な３次元情報を取得することが可能となる。
【００５１】
図７は、本実施の形態の変形例を示す図である。
即ち、水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２の素材を、光学的に遮蔽効果のある部材（黒い金属板）とし、また、３次元情報入力部４はステレオ計測法を利用した入力部として、被写体ａを照明するための照明部４４を具備しているものである。このような構成とすることにより、外光の影響を軽減させることが可能になるので、精度が良く、また、３次元情報に貼り付けた被写体のテクスチャーを元の被写体に近くすることができる。
【００５２】
なお、本実施形態のように、水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２に関しては、光学的に遮蔽効果のある部材をそのまま使用して構成すれば容易に実現できるが、開口部３については、例えば開閉できる窓やカーテンを付与し、窓、カーテンの素材を光学的に遮蔽効果のある部材にすれば良い。
【００５３】
ここで、遮蔽作用の意味するところは、光を１００％遮断するものに限定されるものでなく、一部を遮蔽するもの、ある特定波長成分のみやある偏光成分のみを遮蔽するものなど、広く指すものとする。これは、照明光、外光に応じて、適宜利用すれば良い。
【００５４】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。
【００５５】
図８は、その構成を示す図で、本実施の形態においては、３次元情報取得装置は、水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２の素材を光学的に遮蔽効果のある部材（黒い金属板）とし、３次元情報入力部４をパターンを照射して被写体ａを空間的にマーキングする能動的な方法を利用した入力部として、被写体ａをマーキング投影するための投影部４５を具備しているものである。
【００５６】
即ち、一般に、マーキングがより鮮明に行われた方が３次元情報の精度は上がるので、投影光量はより大きいことが望ましい。しかし、あまり光量を上げると、ユーザの目への安全性の問題が生じる。本実施の形態では、水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２とが光学的に遮蔽されていることにより、目への安全性を保ったまま投影光量を大きくすることが可能となる。
【００５７】
なお、本実施の形態においても、水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２に関しては光学的に遮蔽効果のある部材をそのまま使用して構成すれば容易に実現できるが、開口部３については、例えば開閉できる窓やカーテンを付与し、窓、カーテンの素材を光学的に遮蔽効果のある部材にしても良い。この場合も、遮蔽作用の意味するところは光を１００％遮断するものに限定されるものでなく、一部を遮蔽するもの、ある特定波長成分のみやある偏光成分のみを遮蔽するものなど、照明光、外光に応じて適宜利用すれば良い。
【００５８】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。
【００５９】
図９は、その構成を示す斜視図であり、本第６の実施の形態に係る３次元情報取得装置は、開口部３を開閉できる開閉手段としての開口開閉部３１と、この開口開閉部３１内に設けられ、該開口開閉部３１が開いている状態では照明部４４あるいは投影部４５の少なくとも一方が発光しないように制御する発光制御部３２とを有しているものである。ここで、上記発光制御部３２は、例えば、機械式なドアスイッチ（図示せず）に連動し、照明部４４又は投影部４５の発光回路と電気的に接続したものとして構成できる。
【００６０】
この場合、上記開口開閉部３１を光学的に遮蔽効果のある部材（黒い金属板）により構成することが好ましい。
【００６１】
また、図１０に示すように、上記発光制御部３２を該開口開閉部３１内以外のところに構成しても良い。
【００６２】
このように、本第６の実施の形態によれば、開口を開閉できる開口開閉部３１を設けることによって、更に光学的な遮蔽度が増加し、安全性が増大し、且つ、精度良く且つ良好な３次元情報を取得することが可能となるだけでなく、開口開閉部３１が開いている状態では照明部４４あるいは投影部４５の少なくとも一方が発光しないように制御する発光制御部３２を有するので、被写体の出し入れ時に誤って発光する危険がなく、更に２重に安全性が増すことになる。
【００６３】
［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。
【００６４】
図１１は、本第７の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図であり、本実施の形態の３次元情報取得装置では、開口部３の部材に関し投影部４５からの投影光に対して選択的に遮蔽するようになっている。即ち、開口開閉部３１に、特定波長遮蔽ガラス３３を設けている。
【００６５】
ここで、上記投影部４５から発光される投影光を波長７００ｎｍのＬＤ光源とした場合、上記特定波長遮蔽ガラス３３は、波長３５０〜６５０ｎｍを透過させ、波長６８０〜７２０ｎｍは遮蔽するようなミラー（例えば、レーザ用の安全メガネの素材）として構成する。
【００６６】
つまり、３次元情報取得する際に、作業上の理由で、内部の被写体は何か、被写体の有無が外部から確認できた方が望ましいことがある（被写体の置き忘れ防止、転倒していた時の発見、被写体の誤選択の防止など）。そこで、本実施の形態では、内部からの可視光（照明部４４からの照明光の被写体反射光）は透過し、投影部４５からの投影光を選択的に遮断するような特定波長遮蔽ガラス３３により、安全性を保ったまま、内部の被写体を見ることを可能にしている。また、同時に、投影光を選択的に遮蔽するものとして構成すれば、外部からその投影光と同じ性質の光が入射しようとしても遮蔽することが可能になるので、装置内部にノイズとしての外来光が入ることを防ぐこともできる。
【００６７】
なお、本実施の形態では、開口部３の部材に関し投影部４５からの投影光に対して選択的に遮蔽するようにしたが、どの方向から内部を見たいか、投影光がどの方向から射出し易いいか等の事情により、水平面測定範囲規定部１や、鉛直方向測定範囲規定部２を、そのような選択的遮蔽部材としても全く構わない。
【００６８】
このように、本実施の形態によれば、３次元情報を取得する際に、内部の被写体は何か、被写体の有無などが外部から確認できることによる、作業上の能率アップに効果があるだけでなく、より外乱の防止につながり、良好な３次元情報を取得できるようになる。
【００６９】
［第８の実施の形態］
次に、本発明の第８の実施の形態を説明する。
【００７０】
図１２は、その構成を示す斜視図であり、本実施の形態に係る３次元情報取得装置では、投影部４５からの投影光が直接、開口部３に入射しないようになっている。即ち、投影部４５と開口部３とを同一線上に配置せずに、直角方向に配置し、投影部４５からの投影光が直接、開口部３に入射しないようにしている。
【００７１】
このように配置すれば、仮に開口部３に付けた前述したような開口開閉部３１が開けられた時に発光制御部３２が壊れていて投影光が発光してしまった場合、あるいは、運転中、開口部３に設けた光学的遮蔽手段、例えば上記第７の実施の形態のような特定波長遮蔽ガラス３３が割れてしまった場合にも、投影光は直接開口部３に入射しないので、ユーザの目の障害につながる大事故にならないという利点がある。
【００７２】
また、直接目に入射しなければ危険でないレベルの投影光の場合は、開口開閉部３１や光学的遮蔽手段を不要、あるいは、簡単で安価なものにできるという利点もある。
【００７３】
［第９の実施の形態］
次に、本発明の第９の実施の形態を説明する。
【００７４】
本実施の形態は、上記水平面測定範囲規定部１と上記鉛直方向測定範囲規定部２と上記開口部３のうち、少なくとも何れかが、風量的、温度的、真空的の少なくとも何れかの遮蔽効果のある部材を有しているものである。即ち、３次元情報を取得する際、外光、風などの外乱の影響は少ない方が望ましい。しかしながら、従来技術ではそのことについては考慮していない。
【００７５】
そこで、本実施の形態では、図１３の（Ａ）に示すように、上記水平面測定範囲規定部１、上記鉛直方向測定範囲規定部２、及び上記開口部３を、風量的遮蔽効果のある部材として構成する。このように、風量的に遮蔽していると、風になびき易いものである旗、煙、風鈴などの３次元情報取得に効果がある。
【００７６】
あるいは、図１３の（Ｂ）に示すように、上記水平面測定範囲規定部１、上記鉛直方向測定範囲規定部２、及び上記開口部３を、温度的遮蔽効果のある部材として構成する。このように、温度的に遮蔽していると、温度変化で変形してしまうものである氷、料理、温度変形し易い各種素材などの３次元情報取得に効果がある。
【００７７】
また、図１３の（Ｃ）に示すように、上記水平面測定範囲規定部１、上記鉛直方向測定範囲規定部２、及び上記開口部３を、真空的遮蔽効果のある部材として構成する。このように、真空状態に遮蔽していると、真空でないと変化してしまうものである錆易い各種金属、スパッタ蒸着などを行なう各種素子などの３次元情報取得に効果がある。
【００７８】
［第１０の実施の形態］
次に、本発明の第１０の実施の形態を説明する。
【００７９】
本実施の形態は、水平面測定範囲規定部１、鉛直方向測定範囲規定部２、及び開口部３の内の少なくとも何れかと、３次元情報入力部４とが、被写体の大きさによって変更可能になっているものである。
【００８０】
例えば、図１４に示すように、上記水平面測定範囲規定部１が、各種の大きさのものと交換可能となっており、上記鉛直方向測定範囲規定部２は、延長制御器具２２によって延長可能になっている。そして、遮蔽効果を得るために、遮光カーテン５を上から掛けるようになっている。また、上記３次元情報入力部４は、パターン投影を利用する入力部とし、最大取得範囲を変更するために投影部４５の投影画角、撮影カメラ４３の画角を変更できるようになっている。
【００８１】
即ち、前述の実施の形態においては、ユーザにとってわずらわしい操作なく３次元情報の取得前に被写体が取得可能かどうかを確認できるようになっている。従って、簡単に取得の可否が判断できるが、取得できないものに関しては、大きさの異なる３次元情報取得装置を用いて取得を行わなくてはならない。しかし、多くの装置をそろえておくとコストが多くかかるし、保管場所も必要である。そこで、本実施の形態では、取得不可能なものとなった場合には、上記水平面測定範囲規定部１を適当な大きさのものと交換すると共に、上記鉛直方向測定範囲規定部２を上記延長制御器具２２によって延長し、また、上記３次元情報入力部４の投影部４５の投影画角、撮影カメラ４３の画角を変更することにより、３次元情報の取得を行えるようにしている。
【００８２】
また、遮光するために非常に容易に変形できる遮光カーテン５を用いているので、装置全体の大きさが変っても遮光することが簡単にできる。
【００８３】
一般的に、３次元情報取得の作業として考えられる工程としては、まず、本実施形態の各部を変形させない状態で、取得可能な被写体に対してのみ３次元情報の取得作業を完了させ、次に、本実施形態の各部を変形させて、最初の状態で取得できなかった被写体を取得可能な状態にしてから、その残りの被写体について３次元情報取得を取得するというのが考えられる。
【００８４】
以上のように、本実施の形態によれば、ユーザにとってわずらわしい操作なく３次元情報の取得前に被写体が取得可能かどうかを確認できるだけでなく、もし取得不可能な場合も簡単な変更で取得可能とすることができる。
【００８５】
［第１１の実施の形態］
次に、本発明の第１１の実施の形態を説明する。
【００８６】
図１５は、その構成を示す図で、本実施の形態に係る３次元情報取得装置は、被写体の３次元情報を取得したことを知らせる音を発する取得終了音発生部６を更に有しているものである。
【００８７】
即ち、オフィスなどで３次元情報取得装置を利用する場合、一般に被写体ａを入れた後、ユーザはずっとその位置にいなくても済むほうが、同時に他の仕事ができるので望ましい。しかし、一般には、他の場所にいると、３次元情報の取得が終了したかどうかが分からない。そこで、本実施の形態では、被写体の３次元情報を取得したことを知らせる音を発するようにし、これにより、ユーザは他の場所にいても情報取得終了がわかるし、また同時に、別のユーザもそのことを知ることができる。よって、例えば多くの被写体を逐次３次元情報取得したい場合などに作業の効率アップにつながる。
【００８８】
勿論、音による告知のみならず、光（ＬＥＤランプ）なども告知手段として適用可能である。
【００８９】
以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００９０】
例えば、３次元情報入力部４では、３次元情報の計算、出力を当該入力部内で行っても良いし、ＰＣを組み合わせてＰＣ上で行っても構わない。
【００９１】
また、３次元情報の出力形態として、本装置に別途設置した画面（ＰＣも含む）に表示する、電子的にメモリに書き込む、立体実物模型や紙レリーフとして実体出力する、携帯電話等の携帯端末にデータを送信し、その携帯端末画面に表示する、など、種々考えられが、どんな方法を用いても構わない。
【００９２】
更に、３次元情報も、動画、静止画を問わず、音声を入力できるようにしてもよい。被写体条件も、静止か運動中か、色、大きさ、重さ、可塑性などを問わず様々なものを入力して良い。
【００９３】
また、３次元情報入力部４は、能動的、受動的、組み合わせたものなど、光学を用いて３次元情報が入力できるものならば、どのようなものでも良い。
【００９４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ユーザにとってわずらわしい操作なく３次元情報の取得前に被写体が取得可能かどうかを確認でき、また、安全性を保ったまま、投影光の強度レベルを強くすることができる３次元情報取得装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る３次元情報取得装置の変形例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図５】第３の実施の形態に係る３次元情報取得装置の変形例を示す斜視図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図７】第４の実施の形態に係る３次元情報取得装置の変形例を示す斜視図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図１０】第６の実施の形態に係る３次元情報取得装置の変形例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第７の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第８の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図１３】（Ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ本発明の第９の実施の形態に係る３次元情報取得装置の例を示す図である。
【図１４】本発明の第１０の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の第１１の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 水平面測定範囲規定部
２ 鉛直方向測定範囲規定部
３ 開口部
４ ３次元情報入力部
５ 遮光カーテン
６ 取得終了音発生部
１１ 水平面マーカ
１２ 回転テーブル
２１ 鉛直方向マーカ
２２ 延長制御器具
３１ 開口開閉部
３２ 発光制御部
３３ 特定波長遮蔽ガラス
４１ バック投影機
４２ スクリーン
４３ 撮影カメラ
４４ 照明部
４５ 投影部
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報取得装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学的手段を用い被写体の３次元情報を取得する３次元情報取得装置が種々提案されている。そのような３次元情報取得装置としては、光を投影せずに行う受動的なもの、パターンを照射して行う能動的なもの、回転テーブル上に載せた被写体のシルエットを利用するもの、などがある。
【０００３】
上記受動的なものとしては、例えば、コマツ（株式会社 小松製作所）の製品名「ＦＺ９３０」なる９眼式ステレオシステムや、株式会社ビュープラスの製品名「Ｃｏｌｏｒ Ｄｉｇｉｃｌｏｐｓ」なる３眼式ステレオシステムが発表されている。
【０００４】
また、上記能動的なものとしては、ミノルタ株式会社の製品名「３Ｄ １５００」なるポータブル３Ｄ画像入力システムや、特開２０００−２８３７３５号公報に開示の３次元情報入力カメラが発表されている。
【０００５】
そして、上記回転テーブル上に載せた被写体のシルエットを利用するものとしては、コンパックコンピュータ株式会社の製品名「Ｃｒｅａｔｉｏｎ Ｓｔｕｄｉｏ」なるシステムが発表されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報取得装置はすべて、光学的手段である撮像装置の画角、投影装置の投影範囲などにより、撮影できる範囲が規定されている。
【０００７】
しかしながら、ユーザは、３次元情報取得装置による取得動作実行前に、まず、被写体の寸法をメジャーで予め計るという非常にわずらわしい手段で、３次元情報取得装置で取得可能かどうかを確認しなければならないのがほとんどである。
【０００８】
また、メジャーで計測するまではいかなくとも、撮像装置のファインダを見て、撮影範囲に入っているか確認するというものもある。しかしながら、一般的には小さいファインダで確認すること自体もわずらわしく、それを避けて大きな液晶画面で見るには、わざわざ電気スイッチを入れるというわずらわしい操作も必要である。さらに、ファインダ内に入っていても取得範囲外になることもあり、あまり参考にならないこともあった。
【０００９】
また、能動的な光学的手段を使用する場合、一般に投影光は強ければ強いほど測定性能を高くすることができるが、あまり強くすると、人間の目にとって危険になり、一定のレベル以上には強く出来ない問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報取得装置において、ユーザにとってわずらわしい操作なく３次元情報の取得前に被写体が情報取得可能なものかどうかを確認できる３次元情報取得装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、安全性を保ったまま、投影光の強度レベルを強くすることができる３次元情報取得装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による３次元情報取得装置は、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報入力手段と、上記３次元情報入力手段が３次元情報の取得が可能な範囲における水平面方向の最大測定範囲を規定する水平方向測定範囲規定手段と、上記３次元情報の取得が可能な範囲における垂直面方向の最大測定範囲を規定する垂直方向測定範囲規定手段と、上記３次元情報の取得が可能な範囲の中に上記被写体を出し入れする開口部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
即ち、本発明の３次元情報取得装置によれば、開口部を通す時あるいは３次元情報取得位置への配置後に、被写体の水平面での最大測定範囲を規定する水平方向測定範囲規定手段と、被写体の鉛直方向での最大測定範囲を規定する垂直方向測定範囲規定手段とにより、その被写体が３次元情報取得可能であるかを、非常に簡単に方法で規定することができる。
【００１４】
従って、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報取得装置において、ユーザにとってわずらわしい操作なく３次元情報の取得前に被写体が３次元情報取得可能かどうかを確認できる。
【００１５】
なお、上記水平方向測定範囲規定手段が、上記被写体を回転させる回転テーブルを有していても良い。
【００１６】
また、上記３次元情報入力手段は、上記被写体を照明する照明手段と、上記３次元情報の取得が可能な範囲を含む空間を光学的に遮蔽効果のある部材で囲む光学的遮蔽手段とをさらに有しても良い。この場合、上記光学的遮蔽手段の上記開口部に相当する部分が開閉する開閉手段をさらに具備しても良い。更に、上記３次元情報入力手段は、上記被写体を空間的にマーキングするための投影光を投影する投影手段と、上記開閉手段が開放されているときは、上記投影手段の投光を禁止する発光制御手段とをさらに有しても良い。この場合、上記光学的遮蔽手段の一部が、上記投影光の波長の透過率が他の波長に比べて相対的に低い部材で構成されていることが好ましい。
【００１７】
また、上記３次元情報入力手段は、上記被写体を空間的にマーキングするための投影光を投影する投影手段をさらに有し、上記投影光が直接上記開口部に入射しないように上記投影手段と上記開口部が配置されたものとしても良い。この場合、上記投影手段と上記開口部が、互いに面の方向が異なり、隣り合う面に設けられていることが好ましい。
【００１８】
また、上記水平方向測定範囲規定手段または上記垂直方向測定範囲規定手段若しくは上記開口部と、上記３次元情報入力手段とが、上記被写体の大きさに合わせて変更可能となっていても良い。
【００１９】
さらに、上記被写体の３次元情報を取得するための処理が完了した後、処理終了を操作者に告知するための告知手段をさらに具備しても良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【００２２】
この３次元情報取得装置は、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報入力手段が３次元情報を取得可能な範囲における水平面方向の最大測定範囲を規定する水平方向測定範囲規定手段としての水平面測定範囲規定部１と、同じく３次元情報を取得可能な範囲における垂直面方向の最大測定範囲を規定する垂直方向測定範囲規定手段としての鉛直方向測定範囲規定部２と、上記３次元情報入力手段が３次元情報を取得可能な範囲の中に被写体ａを出し入れする開口部３と、上記３次元情報入力手段としての３次元情報入力部４とから構成されている。
【００２３】
このような構成において、上記被写体ａは、上記開口部３を通して、本実施の形態に係る３次元情報取得装置内に入れられ、３次元情報が取得できるよう配置される。
【００２４】
この配置前、あるいは、配置後に、上記被写体ａは、被写体の水平面での最大測定範囲を規定する上記水平面測定範囲規定部１と、被写体の鉛直方向での最大測定範囲を規定する上記鉛直方向測定範囲規定部２とにより、その被写体ａが３次元情報取得可能であるかどうかが規定される。この規定されるタイミングは、上記開口部３から入れられ、３次元情報が取得できるよう配置された時でも良いし、上記開口部３を通す時に規定できるようにしても良いが、後者の場合は、上記開口部３を通す時に上記水平面測定範囲規定部１と上記鉛直方向測定範囲規定部２とにより、それぞれ水平面、鉛直方向での最大測定範囲が規定できるように配置しておけば良い。
【００２５】
また、規定の方法としては、「開口部３を通す時に規定外のものは物理的に通らないようにしておく」、「３次元情報が取得できるよう配置する時に規定外のものは物理的に配置できないようにしておく」、「マーカなどをつけて規定外のものが目視等で簡単に判定できるようにしておく」などが考えられる。
【００２６】
上記３次元情報入力部４は、「３次元画像計測」、井口征士、佐藤宏介共著、昭晃堂、Ｐ１４−１５に開示されているような、光を投影せずに行う受動的なステレオ方式を利用している。しかしながら、この３次元情報入力部４は、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得するものなら何でも良く、光を投影せずに行う受動的なもの、パターンを照射して行う能動的なもの、回転テーブル上に載せた被写体のシルエットを利用するもの、など、様々なものが考えられる。
【００２７】
その際、光学的な理由から決定される取得できる規定範囲を、上記水平面測定範囲規定部１と上記鉛直方向測定範囲規定部２とにより規定される範囲と対応させておけば良い。なお、上記水平面測定範囲規定部１と上記鉛直方向測定範囲規定部２とにより規定される範囲は、規定外になると全く取得できなくなるレベルにまで厳密に設定しなくても良く、規定内ならある程度良好に、あるいは必ず取得できるという推奨範囲であって良い。このように、両者の規定範囲は全く一致させていなくても良く、ユーザが困惑しない範囲で、両者にマージンを設けておいても構わない。
【００２８】
図２は、本第１の実施の形態に係る３次元情報取得装置の変形例を示す斜視図である。
【００２９】
これは、底面の板を上記水平面測定範囲規定部１とし、側面の柱と上方の横棒とを上記鉛直方向測定範囲規定部２として構成したものである。この場合、上記開口部３は、上記水平面測定範囲規定部１と上記鉛直方向測定範囲規定部２とにより規定される。
【００３０】
この変形例においても、被写体ａは、上記開口部３を通して該３次元情報取得装置に入れられ、３次元情報が取得できるよう配置される。上記開口部３を通す時に、上記水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２とにより、それぞれ、水平面での最大測定範囲、鉛直方向での最大測定範囲が規定でき、規定外のものは物理的に通らなくなっている。
【００３１】
以上のように、本第１の実施の形態では、光学的な理由から決定される取得できる規定範囲を水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２とにより規定される範囲と一致させている。勿論、厳密に一致させる必要はなく、水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２とによって規定される範囲は、光学的に良好に取得できる推奨範囲であっても良い。
【００３２】
本実施の形態によれば、開口を通す時あるいは３次元情報取得位置への配置後に、被写体の水平面での最大測定範囲を規定する水平面測定範囲規定部１と、被写体の鉛直方向での最大測定範囲を規定する鉛直方向測定範囲規定部２とにより、その被写体が３次元情報取得可能であるかを、非常に簡単に方法で（例えば、開口を通るか否か、配置できるか否か、などで、あるいは、物理的にマーカを超えていないかなど簡単な目視で）規定することができる。
【００３３】
即ち、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報取得装置において、ユーザにとってわずらわしい操作なく３次元情報の取得前に被写体が３次元情報取得可能かどうかを確認できる。
【００３４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００３５】
図３は、その構成を示す斜視図であり、本実施の形態では、上記水平面測定範囲規定部１が、底面の板と、その板に書かれた水平面マーカ１１として、また、上記鉛直方向測定範囲規定部２が、側面の円柱の壁と、その壁に書かれた鉛直方向マーカ２１として構成され、上記開口部３は上方に設けられているものである。
【００３６】
即ち、被写体ａは、上方の上記開口部３を通して本実施の形態に係る３次元情報取得装置に入れられ、３次元情報が取得できるよう配置される。そして、その配置後に、底面の上記水平面マーカ１１と側面の上記鉛直方向マーカ２１とにより、それぞれ水平面での最大測定範囲、鉛直方向での最大測定範囲が規定でき、規定外のものはそれらマーカ１１，２１を超えるようになっている。
【００３７】
なお、上記３次元情報入力部４は、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得するものとして、例えば、「３次元画像計測」、井口征士、佐藤宏介共著、昭晃堂、Ｐ３６−４０に開示されているような、パターンを照射して行う能動的なものを利用している。
【００３８】
このような本実施の形態によれば、被写体の水平面での最大測定範囲を規定する水平面測定範囲規定部１と、被写体の鉛直方向での最大測定範囲を規定する鉛直方向測定範囲規定部２とにより、その被写体が３次元情報取得可能であるかを、マーカ１１，２１を超えているか否かという非常に簡単に方法で規定することができる。また、物理的に書かれたマーカであるので、該３次元情報取得装置の電源を入れることなく確認できるという利点もある。
【００３９】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００４０】
図４は、その構成を示す図で、本実施の形態においては、上記水平面測定範囲規定部１は、被写体ａを回転させる回転テーブル１２を有するものである。
【００４１】
一般に、３次元情報入力部４において、一つの光学系システム（乃至は１組のステレオペア）では、一方向から見た３次元情報しか取得できないが、このように回転テーブル１２上に被写体ａを置いて回転させることにより、被写体ａの全周囲の３次元情報を取得することができる。
【００４２】
このとき、この回転テーブル１２の範囲を水平面測定範囲とし、回転テーブル１２からはみ出さずに載せられ、且つ、鉛直方向測定範囲規定部２の規定内のものを、その被写体が３次元情報取得可能であると規定する。
【００４３】
なお、この場合も、回転テーブル１２の範囲と水平面測定範囲は厳密に一致させていなくても良く、回転テーブル１２にマーカを付けて、規定外のものが目視等で簡単に判定できるようにしておいても良い。
【００４４】
図５は、本第３の実施の形態の変形例を示す図である。
即ち、光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報入力部４として、バック投影機４１により被写体ａを後方からバック投影し、スクリーン４２上にシルエットが写るようにして撮影カメラ４３で撮影し、被写体ａの輪郭を切り出す操作を、被写体ａを回転させる毎に逐次行い、各撮影像を解析することによって被写体の全周３次元情報を得るというものを利用している。
【００４５】
なお、この場合も、回転テーブル１２の範囲と水平面測定範囲は厳密に一致させていなくても良く、回転テーブル１２にマーカを付けて、規定外のものが目視等で簡単に判定できるようにしておいても良い。
【００４６】
以上のように、本第３の実施の形態によれば、開口を通す時あるいは３次元情報取得位置への配置後に、回転テーブル１２を有する水平面測定範囲規定部１と、鉛直方向測定範囲規定部２とにより、その被写体が３次元情報取得可能であるかを、回転テーブルからはみ出さないかどうか（またはマーカを超えていないかどうか）という簡単な方法で規定することができるだけでなく、被写体の全周の３次元情報も簡単に取得できる。
【００４７】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００４８】
図６は、その構成を示す図である。即ち、本第４の実施の形態に係る３次元情報取得装置は、上記３次元情報入力部４として、被写体ａを照明するための照明部４４、あるいは、被写体ａを空間的にマーキングするための投影部４５のうちの少なくとも一方を有するものを使用し、また、上記水平面測定範囲規定部１と上記鉛直方向測定範囲規定部２と上記開口部３のうち、少なくとも何れかを、光学的に遮蔽効果のある部材（例えば、黒い金属板）で構成したものである。
【００４９】
即ち、一般に、３次元情報入力部４において、パターンを照射して被写体を空間的にマーキングする能動的な方法を使う場合、マーキングがより鮮明に行われた方が３次元情報の精度は上がるので、投影光量はより大きいことが望ましい。しかし、あまり光量を上げると、ユーザの目への安全性の問題が生じる。そこで本実施の形態では、上記水平面測定範囲規定部１、上記鉛直方向測定範囲規定部２、及び上記開口部３の内の少なくとも何れかが光学的に遮蔽の構成とすることにより、ユーザの目への安全性を保ったまま、投影光量を大きくすることを可能としている。
【００５０】
また、３次元情報入力部４において、被写体のテクスチャー情報も同時に撮影する場合や受動的にステレオ計測する場合などでは、被写体を照明することが行われるが、その場合にも、外光の影響がない方が精度が良く、また３次元情報に貼り付けた被写体のテクスチャーが元の被写体に近くなり、より望ましいと言える。そこで、この場合も、本実施の形態によれば、水平面測定範囲規定部１、鉛直方向測定範囲規定部２、及び開口部３の内の少なくとも何れかが光学的に遮蔽されている構成としたことにより、外乱の影響が少なく、精度良く且つ良好な３次元情報を取得することが可能となる。
【００５１】
図７は、本実施の形態の変形例を示す図である。
即ち、水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２の素材を、光学的に遮蔽効果のある部材（黒い金属板）とし、また、３次元情報入力部４はステレオ計測法を利用した入力部として、被写体ａを照明するための照明部４４を具備しているものである。このような構成とすることにより、外光の影響を軽減させることが可能になるので、精度が良く、また、３次元情報に貼り付けた被写体のテクスチャーを元の被写体に近くすることができる。
【００５２】
なお、本実施形態のように、水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２に関しては、光学的に遮蔽効果のある部材をそのまま使用して構成すれば容易に実現できるが、開口部３については、例えば開閉できる窓やカーテンを付与し、窓、カーテンの素材を光学的に遮蔽効果のある部材にすれば良い。
【００５３】
ここで、遮蔽作用の意味するところは、光を１００％遮断するものに限定されるものでなく、一部を遮蔽するもの、ある特定波長成分のみやある偏光成分のみを遮蔽するものなど、広く指すものとする。これは、照明光、外光に応じて、適宜利用すれば良い。
【００５４】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。
【００５５】
図８は、その構成を示す図で、本実施の形態においては、３次元情報取得装置は、水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２の素材を光学的に遮蔽効果のある部材（黒い金属板）とし、３次元情報入力部４をパターンを照射して被写体ａを空間的にマーキングする能動的な方法を利用した入力部として、被写体ａをマーキング投影するための投影部４５を具備しているものである。
【００５６】
即ち、一般に、マーキングがより鮮明に行われた方が３次元情報の精度は上がるので、投影光量はより大きいことが望ましい。しかし、あまり光量を上げると、ユーザの目への安全性の問題が生じる。本実施の形態では、水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２とが光学的に遮蔽されていることにより、目への安全性を保ったまま投影光量を大きくすることが可能となる。
【００５７】
なお、本実施の形態においても、水平面測定範囲規定部１と鉛直方向測定範囲規定部２に関しては光学的に遮蔽効果のある部材をそのまま使用して構成すれば容易に実現できるが、開口部３については、例えば開閉できる窓やカーテンを付与し、窓、カーテンの素材を光学的に遮蔽効果のある部材にしても良い。この場合も、遮蔽作用の意味するところは光を１００％遮断するものに限定されるものでなく、一部を遮蔽するもの、ある特定波長成分のみやある偏光成分のみを遮蔽するものなど、照明光、外光に応じて適宜利用すれば良い。
【００５８】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。
【００５９】
図９は、その構成を示す斜視図であり、本第６の実施の形態に係る３次元情報取得装置は、開口部３を開閉できる開閉手段としての開口開閉部３１と、この開口開閉部３１内に設けられ、該開口開閉部３１が開いている状態では照明部４４あるいは投影部４５の少なくとも一方が発光しないように制御する発光制御部３２とを有しているものである。ここで、上記発光制御部３２は、例えば、機械式なドアスイッチ（図示せず）に連動し、照明部４４又は投影部４５の発光回路と電気的に接続したものとして構成できる。
【００６０】
この場合、上記開口開閉部３１を光学的に遮蔽効果のある部材（黒い金属板）により構成することが好ましい。
【００６１】
また、図１０に示すように、上記発光制御部３２を該開口開閉部３１内以外のところに構成しても良い。
【００６２】
このように、本第６の実施の形態によれば、開口を開閉できる開口開閉部３１を設けることによって、更に光学的な遮蔽度が増加し、安全性が増大し、且つ、精度良く且つ良好な３次元情報を取得することが可能となるだけでなく、開口開閉部３１が開いている状態では照明部４４あるいは投影部４５の少なくとも一方が発光しないように制御する発光制御部３２を有するので、被写体の出し入れ時に誤って発光する危険がなく、更に２重に安全性が増すことになる。
【００６３】
［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。
【００６４】
図１１は、本第７の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図であり、本実施の形態の３次元情報取得装置では、開口部３の部材に関し投影部４５からの投影光に対して選択的に遮蔽するようになっている。即ち、開口開閉部３１に、特定波長遮蔽ガラス３３を設けている。
【００６５】
ここで、上記投影部４５から発光される投影光を波長７００ｎｍのＬＤ光源とした場合、上記特定波長遮蔽ガラス３３は、波長３５０〜６５０ｎｍを透過させ、波長６８０〜７２０ｎｍは遮蔽するようなミラー（例えば、レーザ用の安全メガネの素材）として構成する。
【００６６】
つまり、３次元情報取得する際に、作業上の理由で、内部の被写体は何か、被写体の有無が外部から確認できた方が望ましいことがある（被写体の置き忘れ防止、転倒していた時の発見、被写体の誤選択の防止など）。そこで、本実施の形態では、内部からの可視光（照明部４４からの照明光の被写体反射光）は透過し、投影部４５からの投影光を選択的に遮断するような特定波長遮蔽ガラス３３により、安全性を保ったまま、内部の被写体を見ることを可能にしている。また、同時に、投影光を選択的に遮蔽するものとして構成すれば、外部からその投影光と同じ性質の光が入射しようとしても遮蔽することが可能になるので、装置内部にノイズとしての外来光が入ることを防ぐこともできる。
【００６７】
なお、本実施の形態では、開口部３の部材に関し投影部４５からの投影光に対して選択的に遮蔽するようにしたが、どの方向から内部を見たいか、投影光がどの方向から射出し易いいか等の事情により、水平面測定範囲規定部１や、鉛直方向測定範囲規定部２を、そのような選択的遮蔽部材としても全く構わない。
【００６８】
このように、本実施の形態によれば、３次元情報を取得する際に、内部の被写体は何か、被写体の有無などが外部から確認できることによる、作業上の能率アップに効果があるだけでなく、より外乱の防止につながり、良好な３次元情報を取得できるようになる。
【００６９】
［第８の実施の形態］
次に、本発明の第８の実施の形態を説明する。
【００７０】
図１２は、その構成を示す斜視図であり、本実施の形態に係る３次元情報取得装置では、投影部４５からの投影光が直接、開口部３に入射しないようになっている。即ち、投影部４５と開口部３とを同一線上に配置せずに、直角方向に配置し、投影部４５からの投影光が直接、開口部３に入射しないようにしている。
【００７１】
このように配置すれば、仮に開口部３に付けた前述したような開口開閉部３１が開けられた時に発光制御部３２が壊れていて投影光が発光してしまった場合、あるいは、運転中、開口部３に設けた光学的遮蔽手段、例えば上記第７の実施の形態のような特定波長遮蔽ガラス３３が割れてしまった場合にも、投影光は直接開口部３に入射しないので、ユーザの目の障害につながる大事故にならないという利点がある。
【００７２】
また、直接目に入射しなければ危険でないレベルの投影光の場合は、開口開閉部３１や光学的遮蔽手段を不要、あるいは、簡単で安価なものにできるという利点もある。
【００７３】
［第９の実施の形態］
次に、本発明の第９の実施の形態を説明する。
【００７４】
本実施の形態は、上記水平面測定範囲規定部１と上記鉛直方向測定範囲規定部２と上記開口部３のうち、少なくとも何れかが、風量的、温度的、真空的の少なくとも何れかの遮蔽効果のある部材を有しているものである。即ち、３次元情報を取得する際、外光、風などの外乱の影響は少ない方が望ましい。しかしながら、従来技術ではそのことについては考慮していない。
【００７５】
そこで、本実施の形態では、図１３の（Ａ）に示すように、上記水平面測定範囲規定部１、上記鉛直方向測定範囲規定部２、及び上記開口部３を、風量的遮蔽効果のある部材として構成する。このように、風量的に遮蔽していると、風になびき易いものである旗、煙、風鈴などの３次元情報取得に効果がある。
【００７６】
あるいは、図１３の（Ｂ）に示すように、上記水平面測定範囲規定部１、上記鉛直方向測定範囲規定部２、及び上記開口部３を、温度的遮蔽効果のある部材として構成する。このように、温度的に遮蔽していると、温度変化で変形してしまうものである氷、料理、温度変形し易い各種素材などの３次元情報取得に効果がある。
【００７７】
また、図１３の（Ｃ）に示すように、上記水平面測定範囲規定部１、上記鉛直方向測定範囲規定部２、及び上記開口部３を、真空的遮蔽効果のある部材として構成する。このように、真空状態に遮蔽していると、真空でないと変化してしまうものである錆易い各種金属、スパッタ蒸着などを行なう各種素子などの３次元情報取得に効果がある。
【００７８】
［第１０の実施の形態］
次に、本発明の第１０の実施の形態を説明する。
【００７９】
本実施の形態は、水平面測定範囲規定部１、鉛直方向測定範囲規定部２、及び開口部３の内の少なくとも何れかと、３次元情報入力部４とが、被写体の大きさによって変更可能になっているものである。
【００８０】
例えば、図１４に示すように、上記水平面測定範囲規定部１が、各種の大きさのものと交換可能となっており、上記鉛直方向測定範囲規定部２は、延長制御器具２２によって延長可能になっている。そして、遮蔽効果を得るために、遮光カーテン５を上から掛けるようになっている。また、上記３次元情報入力部４は、パターン投影を利用する入力部とし、最大取得範囲を変更するために投影部４５の投影画角、撮影カメラ４３の画角を変更できるようになっている。
【００８１】
即ち、前述の実施の形態においては、ユーザにとってわずらわしい操作なく３次元情報の取得前に被写体が取得可能かどうかを確認できるようになっている。従って、簡単に取得の可否が判断できるが、取得できないものに関しては、大きさの異なる３次元情報取得装置を用いて取得を行わなくてはならない。しかし、多くの装置をそろえておくとコストが多くかかるし、保管場所も必要である。そこで、本実施の形態では、取得不可能なものとなった場合には、上記水平面測定範囲規定部１を適当な大きさのものと交換すると共に、上記鉛直方向測定範囲規定部２を上記延長制御器具２２によって延長し、また、上記３次元情報入力部４の投影部４５の投影画角、撮影カメラ４３の画角を変更することにより、３次元情報の取得を行えるようにしている。
【００８２】
また、遮光するために非常に容易に変形できる遮光カーテン５を用いているので、装置全体の大きさが変っても遮光することが簡単にできる。
【００８３】
一般的に、３次元情報取得の作業として考えられる工程としては、まず、本実施形態の各部を変形させない状態で、取得可能な被写体に対してのみ３次元情報の取得作業を完了させ、次に、本実施形態の各部を変形させて、最初の状態で取得できなかった被写体を取得可能な状態にしてから、その残りの被写体について３次元情報取得を取得するというのが考えられる。
【００８４】
以上のように、本実施の形態によれば、ユーザにとってわずらわしい操作なく３次元情報の取得前に被写体が取得可能かどうかを確認できるだけでなく、もし取得不可能な場合も簡単な変更で取得可能とすることができる。
【００８５】
［第１１の実施の形態］
次に、本発明の第１１の実施の形態を説明する。
【００８６】
図１５は、その構成を示す図で、本実施の形態に係る３次元情報取得装置は、被写体の３次元情報を取得したことを知らせる音を発する取得終了音発生部６を更に有しているものである。
【００８７】
即ち、オフィスなどで３次元情報取得装置を利用する場合、一般に被写体ａを入れた後、ユーザはずっとその位置にいなくても済むほうが、同時に他の仕事ができるので望ましい。しかし、一般には、他の場所にいると、３次元情報の取得が終了したかどうかが分からない。そこで、本実施の形態では、被写体の３次元情報を取得したことを知らせる音を発するようにし、これにより、ユーザは他の場所にいても情報取得終了がわかるし、また同時に、別のユーザもそのことを知ることができる。よって、例えば多くの被写体を逐次３次元情報取得したい場合などに作業の効率アップにつながる。
【００８８】
勿論、音による告知のみならず、光（ＬＥＤランプ）なども告知手段として適用可能である。
【００８９】
以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００９０】
例えば、３次元情報入力部４では、３次元情報の計算、出力を当該入力部内で行っても良いし、ＰＣを組み合わせてＰＣ上で行っても構わない。
【００９１】
また、３次元情報の出力形態として、本装置に別途設置した画面（ＰＣも含む）に表示する、電子的にメモリに書き込む、立体実物模型や紙レリーフとして実体出力する、携帯電話等の携帯端末にデータを送信し、その携帯端末画面に表示する、など、種々考えられが、どんな方法を用いても構わない。
【００９２】
更に、３次元情報も、動画、静止画を問わず、音声を入力できるようにしてもよい。被写体条件も、静止か運動中か、色、大きさ、重さ、可塑性などを問わず様々なものを入力して良い。
【００９３】
また、３次元情報入力部４は、能動的、受動的、組み合わせたものなど、光学を用いて３次元情報が入力できるものならば、どのようなものでも良い。
【００９４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ユーザにとってわずらわしい操作なく３次元情報の取得前に被写体が取得可能かどうかを確認でき、また、安全性を保ったまま、投影光の強度レベルを強くすることができる３次元情報取得装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る３次元情報取得装置の変形例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図５】第３の実施の形態に係る３次元情報取得装置の変形例を示す斜視図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図７】第４の実施の形態に係る３次元情報取得装置の変形例を示す斜視図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図１０】第６の実施の形態に係る３次元情報取得装置の変形例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第７の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第８の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図１３】（Ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ本発明の第９の実施の形態に係る３次元情報取得装置の例を示す図である。
【図１４】本発明の第１０の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の第１１の実施の形態に係る３次元情報取得装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 水平面測定範囲規定部
２ 鉛直方向測定範囲規定部
３ 開口部
４ ３次元情報入力部
５ 遮光カーテン
６ 取得終了音発生部
１１ 水平面マーカ
１２ 回転テーブル
２１ 鉛直方向マーカ
２２ 延長制御器具
３１ 開口開閉部
３２ 発光制御部
３３ 特定波長遮蔽ガラス
４１ バック投影機
４２ スクリーン
４３ 撮影カメラ
４４ 照明部
４５ 投影部
Claims (10)
- 光学的手段を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元情報入力手段と、
前記３次元情報入力手段が３次元情報の取得が可能な範囲における水平面方向の最大測定範囲を規定する水平方向測定範囲規定手段と、
前記３次元情報の取得が可能な範囲における垂直面方向の最大測定範囲を規定する垂直方向測定範囲規定手段と、
前記３次元情報の取得が可能な範囲の中に前記被写体を出し入れする開口部と、
を具備することを特徴とする３次元情報取得装置。 - 前記水平方向測定範囲規定手段が、前記被写体を回転させる回転テーブルを有することを特徴とする請求項１に記載の３次元情報取得装置。
- 前記３次元情報入力手段は、
前記被写体を照明する照明手段と、
前記３次元情報の取得が可能な範囲を含む空間を光学的に遮蔽効果のある部材で囲む光学的遮蔽手段と、
をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の３次元情報取得装置。 - 前記光学的遮蔽手段の前記開口部に相当する部分が開閉する開閉手段をさらに具備することを特徴とする請求項３に記載の３次元情報取得装置。
- 前記３次元情報入力手段は、
前記被写体を空間的にマーキングするための投影光を投影する投影手段と、
前記開閉手段が開放されているときは、前記投影手段の投光を禁止する発光制御手段と、
をさらに有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の３次元情報取得装置。 - 前記光学的遮蔽手段の一部が、前記投影光の波長の透過率が他の波長に比べて相対的に低い部材で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の３次元情報取得装置。
- 前記３次元情報入力手段は、前記被写体を空間的にマーキングするための投影光を投影する投影手段をさらに有し、前記投影光が直接前記開口部に入射しないように前記投影手段と前記開口部が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の３次元情報取得装置。
- 前記投影手段と前記開口部が、互いに面の方向が異なり、隣り合う面に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の３次元情報取得装置。
- 前記水平方向測定範囲規定手段または前記垂直方向測定範囲規定手段若しくは前記開口部と、前記３次元情報入力手段とが、前記被写体の大きさに合わせて変更可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の３次元情報取得装置。
- 前記被写体の３次元情報を取得するための処理が完了した後、処理終了を操作者に告知するための告知手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の３次元情報取得装置。
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